Оренбургский государственный университет
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
3 Определение типа производства В машиностроении различают три основных типа производства: массовое, се- рийное, единичное. Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой выпускаемых изделий при большом объеме выпуска. Серийное производство харак- теризуется более широкой номенклатурой выпускаемых изделий и меньшим объе- 19 мом выпуска. Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой и малым объемом выпуска изделий. Кроме объема выпуска тип производства харак- теризуется видом используемого оборудования, применяемыми методами обеспече- ния требуемой точности, квалификацией рабочих и другими признаками. Единст- венным количественным показателем, определяющим тип производства, является коэффициент закрепления операций (ГОСТ 14.004-83). , ∑ ∑ = Р О k зо (3.1) где ∑ О - суммарное число операций, выполняемых в цехе (на участке); ∑ P - суммарное число рабочих мест. Тип производства в зависимости от коэффициента закрепления операций оп- ределяется по таблице 3.1. Таблица 3.1 – Тип производства Коэффициент закрепления операций, зо k Тип производства До 1 массовое 1 - 10 крупносерийное 10 - 20 среднесерийное 20 - 40 мелкосерийное свыше 40 единичное Коэффициент закрепления операций определяет число операций, выполняе- мых на одном рабочем месте за расчетный период времени. В курсовом проектиро- вании он определяется на основе данных по базовому технологическому процессу. При этом необходимы данные по составу технологических операций и их трудоем- кости. Сначала определяется расчетное число единиц оборудования для каждой из технологических операций. 20 , 60 η ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = s F t N m д шт р i i (3.2) где N – годовой объем выпуска (указывается в задании), шт./год; i шт t - штучное (штучно-калькуляционное время) для i–той операции, мин; F д – действительный годовой фонд времени при работе в одну смену, час; s – число рабочих смен (указывается в задании); η - нормативный коэффициент загрузки оборудования. Действительный годовой фонд, F д , принимает различные значения в зависи- мости от вида используемого оборудования. В учебном проектировании он может быть принят равным среднему значению – 1980 часов. Средние значения норматив- ного коэффициента загрузки оборудования – от 0,75 до 0,8. Расчетное число единиц оборудования должно быть округлено в большую сторону до ближайшего целого значения i P Определяется фактический коэффициент загрузки оборудования i р ф P m i i = η (3.3) Если фактический коэффициент загрузки получен выше нормативного, то следует увеличить принятое число единиц оборудования, i P . На некоторых опера- циях фактический коэффициент загрузки может оказаться значительно меньшим нормативного. В этом случае необходимо его увеличить за счет догрузки данного рабочего места другими операциями. Число операций, выполняемых на i–том рабо- чем месте, с учетом догрузки определяется из выражения i ф i O η η = (3.4) 21 Суммируя значения i i O P и по всем технологическим операциям, получаем данные для определения коэффициента закрепления операций. Рассмотрим определение типа производства для технологического процесса, данные по которому приведены в таблице 3.2. Годовой объем выпуска – 1500 шт./год, режим работы двухсменный. Таблица 3.2 – Данные для определения типа производства Номер операции Наименование операции шт t , мин 005 Токарная с ПУ 16,4 010 Токарная с ПУ 13,0 015 Протяжная 0,6 020 Токарная с ПУ 12,8 025 Зубофрезерная 22,4 030 Зубошевинговальная 4,2 035 Термическая - 040 Зубошлифовальная 28,2 Значения принятого и расчетного числа единиц оборудования, фактического коэффициента загрузки, числа операций на каждом рабочем месте определим по формулам (3.2 – 3.4) и сведем в таблицу 3.3. При определении типа производства не следует учитывать операции, носящие вспомогательный характер: транспортные, моечные, термические и др. Коэффициент закрепления операций P O k зо Σ Σ = ., 7 , 24 7 192 = = зо k Тип производства мелкосерийный. 22 Таблица 3.3 – Определение типа производства № операции i p m i P i ф η i O 005 0,14 1 0,14 5 010 0,11 1 0,11 6 015 0,005 1 0,005 150 020 0,11 1 0,11 6 025 0,19 1 0,19 4 030 0,04 1 0,04 18 040 0,24 1 0,24 3 P Σ =7 O Σ =192 В случае серийного производства следует определить размер партии запуска. , 254 a N n ⋅ = (3.5) где а – периодичность запуска в днях (рекомендуется принимать равной 3, 6, 12, 24 дням); 254 – число рабочих дней в году. Размер партии запуска, определенный по формуле (3.5), следует уточнить. Уточнение производится для того, чтобы партия деталей обрабатывалась за число смен, кратное 0,5. При этом переналадка оборудования буде производится или меж- ду сменами, или в обеденный перерыв. Расчетное число смен определяется в соот- ветствии с зависимостью , 480 сер шт n t c ср η ⋅ ⋅ = (3.6) где ср шт t - среднее штучное время; сер η - коэффициент загрузки оборудования в серийном производстве при- нимается равным 0,8; 480 – продолжительность смены, мин. 23 Определенное число смен округляется в большую сторону с кратностью 0,5, и для него определяется размер партии запуска. 480 ср шт пр сер пр t c n ⋅ ⋅ = η (3.7) Определим размер партии запуска для примера рассмотренного ранее, приняв периодичность запуска а = 12 дней 87 , 70 254 12 1500 = ⋅ = n шт. Среднее штучное время O t t o i шт шт i ср ∑ = = 1 , 94 , 13 7 ) 2 , 28 2 , 4 4 , 22 8 , 12 6 , 0 33 4 , 16 ( = + + + + + + = ср шт t мин. Число смен, потребное для обработки данной партии запуска 57 , 2 8 , 0 480 87 , 70 94 , 13 = ⋅ ⋅ = c Принимаем расчетное число смен 5 , 2 = пр c , тогда уточненная величина партии запуска составит 87 , 68 94 , 13 5 , 2 8 , 0 480 = ⋅ ⋅ = пр n шт. 24 Окончательно принимаем размер партии запуска равным 70 шт. При отсутствии базового технологического процесса тип производства ориен- тировочно может быть определен по годовому объему выпуска и массе детали (таб- лица 3.4) Тип производства может быть также указан в задании на проектирование. Таблица 3.4 – Данные для ориентировочного определения типа производства Тип производства при объеме выпуска, шт./год Масса де- тали, кг единичное мелкосерийное среднесерийное До 1,0 10 10 – 2000 1500 – 100000 1,0 - 2,5 10 10 – 1000 1000 – 50000 2,5 - 5,0 10 10 – 500 500 – 35000 5,0 - 10 10 10 – 300 300 – 25000 Св. 10 10 10 – 200 200 – 10000 4 Отработка конструкции детали на технологичность Конструкцию машины или детали принято называть технологичной, если она позволяет в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий ее качество при надлежащем количест- венном выпуске. Являясь одним из свойств конструкции, технологичность дает воз- можность снизить трудоемкость изготовления изделия и его себестоимость. Опыт машиностроения показывает, что путем повышения технологичности конструкции машины можно получить дополнительно сокращение трудоемкости ее изготовления на 15 – 25 % и снижения себестоимости на 5 – 6 %. Это определяет важность учета возможностей технологии при конструировании машины, ее сборочных единиц и деталей. Цель отработки конструкции детали на технологичность - выявление недос- татков конструкции детали, а также возможное ее улучшение. Основные задачи ана- 25 лиза технологичности конструкции обрабатываемой детали сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали вы- сокопроизводительными методами. В общем случае, конструкция детали, отработанная на технологичность, должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом; 2) детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных заго- товок; 3) размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные экономически и конструктивно обоснованные точность, шероховатость, обеспечи- вающие точность установки, обработки и контроля; 4) заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом опре- деленного ранее типа производства; 5) форма и габариты детали, основные и вспомогательные базы и их сочета- ния, схемы простановки размеров, конструктивные элементы, материалы, покрытия, требования и упрочнению должны максимально соответствовать принятым методам и средствам обработки; 6) конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типо- вых технологических процессов ее изготовления. Из-за большого разнообразия конструкций деталей и условий производства невозможно дать всеобъемлющие рекомендации по поводу того, какую конструк- цию изделия считать технологичной. Некоторые примеры, поясняющие понятие технологичности, представлены на рисунке 4.1. 26 Нетехнологичная конструкция Технологичная конструкция а б в г д е Рисунок 4.1 - Примеры нетехнологичных и технологичных конструкций дета- лей Обработка отверстия со стороны криволинейной поверхности (рисунок 4.1 а ) затруднена тем, что при врезании сверло будет отжиматься от заготовки. Необходи- мо, чтобы плоскость входа (выхода) инструмента была перпендикулярна оси отвер- стия. Без канавки для выхода шлифовального круга (рисунок 4.1 б ) переход от ци- линдрической к плоской поверхности получится с закруглением неопределенного радиуса. Долбить шпоночный паз во втулке до упора (рисунок 4.1 в ) невозможно; необходимо отверстие (кольцевая выточка) для выхода резца. Обработка сквозного 27 ступенчатого отверстия проще, чем обработка двух отверстий с противоположных сторон втулки (рисунок 4.1 г ). Наличие глухих крепежных отверстий в корпусе (ри- сунок 4.1 д) требует настройки сверлильного станка на глубину, при нарезании резьбы требуется специальный предохранительный патрон. Расположение ступицы с двух сторон зубчатого венца (рисунок 7 е) делает неэффективным применение об- работки зубьев пакетом, что снижает производительность зубофрезерования. В курсовом и дипломном проектировании для отработки конструкции детали на технологичность применяется метод качественной сравнительной оценки. Для корпусных деталей определяются: 1) допускает ли конструкция обработку плоскостей на проход и что мешает такому виду обработки? 2) позволяет ли форма отверстий растачивать их на проход с одной или с двух сторон? 3) есть ли свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям? 4) нужна ли подрезка торцов ступиц с внутренних сторон заготовки, и можно ли ее устранить? 5) есть ли глухие отверстия и можно ли их заменить сквозными? 6) имеются ли отверстия, расположенные под углом к плоскости входа (выхо- да) инструмента и возможно ли изменение этих элементов? 7) имеются ли в конструкции детали достаточные по размерам поверхности, которые возможно использовать в качестве технологических баз? 8) располагаются ли бобышки и платики корпусной детали на одном уровне? 9) соответствует ли ширина поверхности нормальному ряду диаметров торце- вых или длин цилиндрических фрез? 10) одинаковы ли радиусы закруглений у гнезд и выемок по контуру обраба- тываемой поверхности, соответствуют ли они размерам стандартных пазовых фрез? Для валов выясняют: 1) можно ли обрабатывать поверхности проходными резцами? 2) убывают ли к концам диаметральные размеры шеек валов? 3) можно ли заменить закрытые шпоночные канавки открытыми? 28 4) допускает ли жесткость вала получение высокой производительности и точности обработки? Технологичность конструкций зубчатых колес должна характеризоваться сле- дующими основными признаками: 1) простой формой центрального отверстия; 2) ступицами, расположенными с одной стороны; 3) правильной формой и размерами канавок для выхода инструмента. 4) открытостью зубчатых венцов. Особенно важной является отработка на технологичность конструкции дета- лей, обработку которых предполагается производить на станках с ЧПУ в серийном производстве. Это определяется высокой относительной стоимостью оборудования с ЧПУ. Требования технологичности конструкции корпусных деталей с учетом осо- бенностей их обработки на многоцелевых станках могут быть рассмотрены с пози- ций создания благоприятных условий обработки плоскостей и отверстий. При этом оценка технологичности производится с учетом ряда факторов. 1 Число сторон обработки: - наиболее технологичной следует считать конструкцию, у которой все обра- батываемые поверхности расположены с одной стороны детали. Обработка такой заготовки осуществляется при ее установке на столе без наличия поворотного стола и без необходимости ее центрирования относительно оси поворота стола; - обрабатываемые поверхности должны быть расположены в сторонах, кото- рые могут быть последовательно обращены к шпинделю станка при повороте заго- товки вокруг одной ее оси. Невыполнение этого требования приводит к необходи- мости поворота корпусной заготовки вокруг двух и более осей. При этом следует применять дорогостоящие станки с большим числом управляемых координат или оснащать станок глобусными или наклонными столами, что затрудняет крепление заготовки, понижает жесткость его, усложняет исполнение программы и цикл рабо- ты станка; - геометрическая форма корпусной детали должна соответствовать правиль- ной геометрической фигуре — многогранной призме, для того чтобы все обрабаты- 29 ваемые поверхности располагались в сторонах, обработка которых была бы воз- можна при повороте заготовки максимум вокруг двух осей. Наличие наклонных плоскостей, требующих при их обработке поворота заготовки вокруг дополнитель- ных осей, вызывает необходимость введения в технологический процесс обработки заготовки дополнительных сложный движений, дополнительных затрат вспомога- тельного времени и усложнения управляющей программы. 2 Устойчивость и удобство крепления: - конструктивная форма детали должна предусматривать возможности ее пол- ной механической обработки в одном установе (в одной операции), от одного ком- плекта технологических баз. В этом случае базами должны быть черные, необраба- тываемые поверхности, обеспечивающие надежную установку заготовки; - поверхности детали, являющиеся технологическими базами, должны быть достаточно развитыми, обеспечивающими хорошую устойчивость заготовки. Разме- ры установочной базы, как правило, расположенной в плоскости, перпендикулярно к сторонам обработки, должны превышать размеры обрабатываемой поверхности, чтобы не возникало при опрокидывающих моментов; - конструкцией детали должны быть предусмотрены приливы или поверхно- сти, облегчающие ее крепление к столу. Зажимы не должны мешать обработке, под- воду и выходу инструментов; - конструкция детали должна обеспечивать ее высокую прочность и жест- кость, чтобы силы зажима и силы резания не вызывали деформаций, нарушающих точность обработки. 3 Удобство работы на станке: - поверхности детали должны обрабатываться без их спаривания с другими деталями, так как совместной обработке предшествуют операции сборки, как прави- ло, невыполнимые на многооперационных станках. 4 Удобство обработки плоскостей: - конструктивная форма должна предусматривать расположение всех находя- щихся на одной стороне детали плоскостей, торцовых поверхностей и уступов в од- 30 ной плоскости для возможности их одновременной обработки одним проходом ин- струмента (данное требование является необязательным); - при наличии внутренних, не сквозных плоскостей или сочетании нескольких поверхностей, образующих сложный контур, расположенных на одной стороне де- тали, их обработка должна быть выполнена при перемещении исполнительных эле- ментов станка не более чем по трем координатным осям. 5 Удобство обработки главных отверстий: - конструкция должна предусматривать наличие главных, точно обрабатывае- мых отверстий только во внешних стенках детали. Наличие точных отверстий, рас- положенных в промежуточных стенках детали, нежелательно. Как указывалось ра- нее, обработка отверстий на многооперационных станках производится без под- держки и направления инструмента кондукторными втулками. Для повышения точ- ности растачивание отверстий производят короткими жесткими консольными инст- рументами. Необходимость растачивания отверстий, расположенных во внутренних и промежуточных стенках детали, ведет к удлинению расточных борштанг, умень- шению их жесткости, а следовательно, к понижению точности и производительно- сти растачивания; - по тем же соображениям промежуточные стенки и перегородки, в которых имеются точные отверстия, должны располагаться возможно ближе к внешним стенкам детали; - главные отверстия, расположенные в одной стенке, должны быть гладкими для возможности их обработки на проход. Наличие ступенчатых отверстий, кольце- вых канавок, выточек, торцовых выемок резко повышает трудоемкость обработки и увеличивает требуемое число используемых инструментов, ограничиваемое емко- стью инструментального магазина станка. Необходимость обработки указанных по- верхностей вынуждает создавать специальные конструкции инструмента, попереч- ное перемещение режущего лезвия которого должно также осуществляться по про- грамме; - при наличии ступенчатых отверстий их возрастающие диаметры должны быть направлены к внешним поверхностям детали; 31 - главные отверстия, расположенные на одной оси в противоположных и про- межуточных стенках детали, должны быть выполнены одного диаметра с целью уменьшения количества инструментов, снижения трудоемкости наладки станка и использования повторных циклов; - диаметры отверстий в промежуточных стенках детали не должны быть больше диаметров соосных отверстий, расположенных во внешних ее стенках, так как растачивание таких отверстий напроход невозможно и приводит к необходимо- сти использования плансуппортных головок; - конструкция корпусной детали не должна иметь внутренних выступов, окон, прерывающих отверстие и мешающих растачиванию напроход. 6 Удобство обработки крепежных отверстий: - крепежные отверстия должны быть максимально нормализованы, стандарт- ной формы, а их номенклатура — минимальна. Необходимо избегать многообразия размеров и форм отверстий, резьб и цековок. Это позволит уменьшить потребное число инструментов; - торцовые поверхности отверстий в заготовках должны быть перпендикуляр- ны осям. При сверлении отверстий, торцовые поверхности которых неперпендику- лярны оси, возникает увод инструмента и перекос оси отверстий. В этих случаях пе- ред сверлением отверстий приходится предварительно их обрабатывать центровыми сверлами для лучшего направления сверла; - нежелательно наличие обрабатываемых внутренних торцовых поверхностей, фасок, подход инструмента к которым невозможен ни с одной стороны детали, что вынуждает проводить ручную доработку деталей при вводе инструмента изнутри; - при сверлении косых и наклонных отверстий их оси должны располагаться в плоскостях, доступных для обработки при повороте заготовки вокруг одной оси; - параметры резьб должны предусматривать возможность их нарезания метчи- ками. Нарезание резьб резцами нежелательно. Отработка конструкции детали на технологичность должна производиться применительно ко всем этапам изготовления машины. Начиная от анализа техноло- гичности получения исходных заготовок, до анализа технологичности сборочных 32 процессов. Поэтому материала настоящего раздела проекта должны дополняться по мере выполнения последующих этапов технологического проектирования. Изменения, вносимые в конструкцию детали с целью повышения технологич- ности, могут привести к ухудшению функциональных свойств детали. Поэтому та- кие изменения следует согласовывать с руководителем проекта. |